Ακουστική ανάλυση τριδιάστατων υφασμάτων με τη μέθοδο των πεπερασμένων στοιχείων

Σταματάκη, Ζαχαρούλα; Stamataki, Zacharoula

dc.contributor.author	Σταματάκη, Ζαχαρούλα	el
dc.contributor.author	Stamataki, Zacharoula	en
dc.date.accessioned	2016-04-08T12:27:27Z
dc.date.available	2016-04-08T12:27:27Z
dc.date.issued	2016-04-08
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/42353
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.11715
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/gr/	*
dc.subject	Υφάσματα διατήρησης απόστασης	el
dc.subject	Μέθοδος πεπερασμένων στοιχείων	el
dc.subject	Συντελεστής απορρόφησης	el
dc.subject	Πορώδες υλικό	el
dc.subject	Διάτρητο υλικό	el
dc.title	Ακουστική ανάλυση τριδιάστατων υφασμάτων με τη μέθοδο των πεπερασμένων στοιχείων	el
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Ανάλυση μηχανολογικών κατασκευών	el
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2015-07-20
heal.abstract	Στην παρούσα Διπλωματική Εργασία εξετάζονται οι δυνατότητες μοντελοποίησης υφασμάτων διατήρησης απόστασης (Spacer Fabrics) με τη μέθοδο των πεπερασμένων στοιχείων (Finite Element Method), με στόχο τη διερεύνηση της ακουστικής τους συμπεριφοράς. Τα υφάσματα διατήρησης απόστασης έχουν τριδιάστατη δομή η οποία αποτελείται από δύο εξωτερικά υποστρώματα απλού πλεκτού υφάσματος τα οποία συνδεόνται μεταξύ τους μέσω νημάτων διατήρησης απόστασης. Πρόκειται για εν δυνάμει ηχοαπορροφητικά υλικά καθώς ο τρόπος πλέξης των νημάτων, που αποτελούν την πρώτη ύλη κατασκευής τους, σύνθετει μία δομή που αποτελείται από δύο διάτρητες εξωτερικές επιφάνειες και έναν πορώδη απορροφητή που τις συνδέει. Κατά την προσομοίωση, η παραπάνω περιγραφείσα δομή θεωρείται πακτωμένη σε στερεό τοίχωμα και εκτείθεται σε ρεύμα αέρα που μεταφέρει ακουστικά κύματα εκπεμπόμενα από ακουστική πηγή τοποθετημένη σε άπειρη, θεωρητικά, απόσταση από το προς εξέταση μοντέλο. Το ρευστό προσπίπτει κάθετα στην επιφάνεια της δομής, η οποία θεωρείται πλήρως απορροφητική, και τη διαπερνά. Στην πορεία του, χάνει μέρος της αρχικής του ενέργειας, με αποτέλεσμα τα ακουστικά κύματα που φθάνουν στο κάτω άκρο της δομής να είναι εξασθενημένα. Η ανάλυση πραγματοποιείται στο υπολογιστικό περιβάλλον Ansys® v.15 εκτελώντας μία δοκιμή αρμονικής απόκρισης σε εύρος συχνοτήτων 0-4000 Hz. Η δομή εξετάζεται σε ποικίλες παραλλαγές, στις οποίες οι παράμετροι που μεταβάλλονται είναι τρεις: • Ακτίνα διάτρησης • Ποσοστό κενού χώρου διάτρητης επιφάνειας • Αντίσταση ροής πορώδη απορροφητή Η αναπαράσταση του φυσικού μοντέλου πραγματοποιείται σε πρώτο στάδιο, με χρήση μίας ομογενοποιημένης γεωμετρίας και προσομοίωση της μικροδομής της μέσω ορισμού ισοδύναμου ρευστού ενώ σε δεύτερο, με ακριβή σχεδιασμό της δομής του αξιοποιώντας την αλληλεπίδραση ρευστού και στερεού σώματος. Τα αποτελέσματα που λαμβάνονται με χρήση της μεθόδου πεπερασμένων στοιχείων αφορούν στην εκτίμηση του συντελεστή ηχοαπορρόφησης του μοντέλου που εξετάζεται. Πρώτος στόχος της Διπλωματικής Εργασίας είναι να επιτευχθεί η υπολογιστική μοντελοποίηση των πειραμάτων που λαμβάνουν χώρα σε έναν σωλήνα μέτρησης ακουστικής αντίστασης. Επιπλέον, είναι επιθυμητή η διερεύνηση της συμπεριφοράς του μοντέλου και ο προσδιορισμός του ιδανικού συνδυασμού των παραμέτρων της μικροδομής του ώστε να προκύπτει βέλτιστο αποτέλεσμα ηχοαπορρόφησης. Τέλος, ένας επιπλέον στόχος της Διπλωματικής Εργασίας είναι να αναδειχθεί ο τρόπος μοντελοποίησης του φυσικού προβλήματος που προσεγγίζει επιτυχέστερα την πραγματική συμπεριφορά ενός τρισδιάστατου υφάσματος συγκεκριμένων χαρακτηριστικών.	el
heal.abstract	The present Diploma Thesis discusses the possibilities of the use of the finite element (FE) modeling techniques in the estimation of the acoustic behavior of spacer fabrics. Spacer fabrics are three-dimensional textile structures which consist of three interconnected layers of different thickness. This study builds on the assumption that spacer fabrics can be considered as layered structures consisting of a thick porous material enclosed between two layers: one rigid and one micro–perforated or perforated panel. In order to monitor the frequency response of a spacer fabric, the FE software ANSYS v.15 has been used. A plane sound wave of frequency discretely changing within the range 0-4000 Hz, has been used as an excitation while the spacer fabric was placed at a theoretically infinite distance from the sound source. The principle of the acoustic absorption depends on the sound pressure difference between the incident and the reflected sound waves. A parametrical study of several microstructural characteristics of the spacer fabrics has been performed; the examined parameters are threefold: •Perforation radius •Porosity •Flow resistivity In order to simulate the physical problem, two parametric FE models have been built. The first one, uses a homogeneous geometry and simulates The microstructure through the equivalent fluid models existing in ANSYS Acoustics Toolbox, while the second one, uses the precise design of the structure taking advantage of the physics of the fluid-structure interaction. The results obtained through the FE method concern the sound absorption coefficient of the fabric. The first aim of the present Diploma Thesis is to computationally model such a structure and evaluate its sound absorption coefficient, as well as to simulate corresponding experiments usually conducted in an impedance tube. Furthermore, it is desired to investigate the behavior of the model and determine the optimal combination of its Microstructural parameters in order to best simulate the acoustic behavior of the spacer fabric. Finally, a further objective of this work is to highlight the FE element model approach simulates more accurately the actual behavior of the three-dimensional structure.	en
heal.advisorName	Προβατίδης, Χριστόφορος	el
heal.committeeMemberName	Αντωνιάδης, Ιωάννης	el
heal.committeeMemberName	Αλεξόπουλος, Λεωνίδας	el
heal.committeeMemberName	Προβατίδης, Χριστόφορος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών. Τομέας Μηχανολογικών Κατασκευών και Αυτομάτου Ελέγχου	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	139 σ.
heal.fullTextAvailability	true